电气工程 第4章 三相交流电路.ppt

第4章 三相交流电路 燕山大学电气工程学院 4.1 三相电动势 4.2 三相电源的连接 4.3 三相负载的连接 4.4 三相电路的功率 本章提要 三相电力系统是由三相电源、三相负载和三相输电线路三部分组成，本章讨论三相电源、三相负载以及三相电路的功率等问题，主要包括： 1. 三相交流电动势的产生、对称三相电压的大小及相序。 2. 对称负载为星形联结与三角形联结的电路中，电压与电流的关系及计算方法；不对称负载星形联结时电路的计算。 3. 三相电路中功率。 4.1 三相电动势 三相交流发电机主要组成部分： 三相绕组的三相电动势幅值相等, 频率相同, 彼此之间相位相差120°。 铁心 绕组 一、 三相交流发电机 定子：定子铁心内圆周表面有槽，放入三相电枢绕组。 + eU - ? U1 U2 U1 U2 V1 V2 W1 W2 定子绕组 转子：一对由直流电源供电的磁极 + + 4.1 三相电动势 + + - S N + - S N + - S N + - S N + - S N + - S N + - S N + - S N + - S N 二、三相电源 三相电源是由三相发电机产生的频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相对称正弦电压。 三相电动势瞬时表示式 Em –Em ? t 0 2? ? eU eW eV 4.1 三相电动势 120° EU ? EW ? EV ? 120° 120° 三相电压相量图 相量表示 幅值相等 频率相同 相位互差120° 称为对称三相电动势 三个正弦交流电动势满足以下特征 4.1 三相电动势 对称三相电动势的瞬时值之和为 0 若三个电压或电流之间也有上述关系， 称为 对称三相电压或对称三相电流 相序 三相交流电压达到正幅 值（或相应零值）的 顺序称为 相序。 正序 U→V →W 逆序 U→W→V 4.1 三相电动势 一、星形（Y形） 形联结 1、连接方式 N 中点 或零点 N 发电机三相绕组的末端连接成一公共点N。 由始端(U1,V1,W1)引出三条线——电源的星形（ Y形）联结。 相线(火线) 中性线(零线) 相线(火线) 相线(火线) 线电压 相电压 三相四线制 U V W + eU - eV + - eW + - 相电压（有效值）： 线电压（有效值）： Up Ul 4.2 三相电源的连接 N N 相量图 2、线电压与相电压关系 UU ? UW ? UV ? 30o 相量表示 30o 30o -UU ? -UV ? -UW ? 结论：星形联结中，线电压为相电压 的 倍，线电压超前相应相电压 30o。 4.2 三相电源的连接 二、三角形（Δ 形）联结 发电机三相绕组依次首尾相连——三角形联结。 1、连接方式 星形联结时，可引出四根导线(三相四线制)，可获得两种电压。通常在低压配电网中相电压为220V，线电压为380V。也可不引出中线(三相三线制)。 - + + - + - 若三相电源电动势对称： 4.2 三相电源的连接 UU ? UW ? UV ? 相量图 UU ? UV ? UW ? U ? 在三角形回路中，有一个大小等于相应电压两倍的电源存在。由于绕组本身阻抗很小，回路中的电流很大，电机有烧毁的危险，这是绝对不允许的。 实际电源的三相电动势不是理想的对称三相电动势，它们的相量和并不绝对等于零，所以三相电源通常都接成星形，而不接成三角形。 4.2 三相电源的连接 三相电路的负载由三部分组成，其中的每一部分叫做一相负载 对称三相负载：各相负载的 复阻抗相等 例如:三相电动机、三相变压器 对称三相电路：由对称三相电源和对称三相负载组成的电路 不对称三相电路：三相电源不对称或各相负载阻抗不相等，这时各相电流是不对称的。 4.3 三相负载的连接 一、 对称负载的星形联结电路 N? IU ? IV ? IW ? IN ? N + - + + - - 1、相电流与线电流的关系 2、负载电流之间的关系 若三相负载对称，即ZU =ZV =ZW，忽略中线阻抗，则三相负载可归为一相计算。 4.3 三相负载的连接 设电源相电压 为参考正弦量 1.负载相电流 2. 相电流有效值 3.相电压与相电流 之间的相位差 一相电路 4.3 三相负载的连接 中性线中电流为 因为负载对称，即： 因为电压对称，所以负载相